多源数据融合算法及其在城市地下工程安全减灾中的应用

With the rapid progress of urbanization, underground space has been developed in greater scale, so that high quality data are of great significance in disaster reduction of underground space. Problems are brought by data with different formats, precision and sources. Data fusion is thus a very important method and inevitable choice to improve the quality of data. By theoretical analysis combined with the engineering practice, problems in data organization and management will be researched. The main contents are:1) The applicability of raster data algorithm will be systemically studied for data with different resources. A new algorithm will be proposed by fuzzy theory and genetic algorithm.2) According to the characteristics of vector data fusion, information categories and coding system will be built on the basis of Ontology theory; data fusion algorithm will be studied. The rule of data fusion will be further proposed. 3) Improve the algorithm of vector-raster data of urban underground space based on the main component analysis and cluster analysis. Data fused which can be easily used in Geographical Information System（for short GIS） for urban underground space. Thus, reliable and systemical data can be provided for disaster reduction of underground space, which is of important theoretical and practical value.

随着城市化进程的加快，城市地下空间开发规模日益加大，高质量数据对于地下工程安全减灾工作显得尤为重要，而不同格式、不同精度、不同来源的数据给地下工程安全减灾工作带来很大的困难，将多源数据进行融合则是提高数据质量的重要手段和必然选择。本课题拟通过理论分析与实际工程相结合对城市地下空间数据组织与管理中存在的问题进行研究，主要研究内容：(1)系统地研究栅格数据的算法对地下空间多源数据的适用性，并基于模糊理论、遗传算法提出新的算法；(2)针对目前矢量数据融合的特点，基于本体理论建立信息分类和编码体系，并研究属性数据融合的算法，进而提出相应的数据融合规则；(3)基于主成分分析、聚类分析理论发展城市地下空间矢量-栅格数据融合的算法研究。方便在地理信息系统（GIS）环境下对城市地下工程多源数据的分析和处理，从而为城市地下工程安全减灾工作提供可靠的、系统的参考数据，具有重要的理论意义和应用价值。

城市地下空间中涉及多数据格式、多尺度、多来源的数据，数据融合是解决城市地下工程安全减灾的关键。本课题通过理论分析与实际工程相结合对城市地下空间数据组织与管理中存在的问题进行研究，主要研究内容： .1）通过获得的不同分辨率的ETM遥感影像数据，采用了不同的变换方法对栅格数据进行融合，并对不同变换方法的结果从信息熵的角度进行分析，从相关系数、均值、标准差、平均梯度、偏差指数、信息熵等6个指标的情况来看，Gram-Schmidt变换和SFIM变换影像清晰度较高，能够展示更多的地物层次，光谱保真性方面较好，对于原多光谱的扭曲程度较小。.2）建立了城市地下空间数据的信息分类与代码体系，研究了空间数据模型、地理要素编码、地理要素几何位置融合与属性数据融合，并以ArcGIS为平台建立了空间数据的管理信息系统，更加准确地获得地下空间实体的信息，减少数据的模糊性。.3）针对遥感图像含有各种变形误差，矢量-栅格数据融合主要考虑几何精度校正，将遥感影像纳入地图投影，利用地面控制点对因各种随机因素产生几何畸变的遥感图像进行的校正，消除图像中的几何畸变，生成符合图形表达要求的新图像。.4) 以长春地铁1号线为例，以GIS为基础搭建城市地下空间多源数据融合平台，分析地下空间的开发、利用现状，为地下空间防灾减灾、地下空间规划提供科学依据。.该研究方便在地理信息系统（GIS）环境下对城市地下工程多源数据的分析和处理，从而为城市地下工程安全减灾工作提供可靠的、系统的参考数据，具有重要的理论意义和应用价值。